薄膜物理与技术-7薄膜的物理性质--(1)薄膜的力学性质

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薄膜材料物理-薄膜的力学性质

塑性变形机制
屈服强度是描述材料抵抗塑性变形能力的物理量，当外力达到屈服强度时，材料开始发生不可逆的塑性变形。
应力-应变曲线是描述材料在受力过程中应力与应变关系的曲线，通过该曲线可以确定材料的弹性模量和屈服强度等力学性能参数。
屈服强度与应力-应变曲线
应力-应变曲线
屈服强度
塑性形变对薄膜物理性能的影响
断裂表面形貌与机理
温度对薄膜的力学性能产生影响，低温下材料脆性增大，高温下材料韧性增强。
温度
湿度
加载速率
湿度对薄膜材料的力学性能产生影响，湿度过高可能导致材料吸湿膨胀，降低力学性能。
加载速率越快，材料吸收的能量越少，断裂强度越低。
03
02
01
பைடு நூலகம்
环境因素对薄膜断裂性质的影响
05
薄膜的疲劳性质
薄膜在循环应力作用下，经过一段时间后发生断裂的现象。
屈服强度
断裂强度是描述材料在受到外力作用时发生断裂行为的应力值，对于薄膜材料，其断裂强度也是衡量其力学性能的重要参数之一。
断裂强度
薄膜的力学性能参数
02
薄膜的弹性性质
弹性模量
是指材料在受到外力作用时，单位面积上产生的正应力与应变之比，是衡量材料抵抗弹性变形能力的物理量。对于薄膜材料，其弹性模量决定了材料在受力时的刚度和变形程度。
疲劳现象
循环应力导致薄膜内部产生微裂纹，裂纹逐渐扩展导致薄膜断裂。
疲劳机理
循环应力的幅值、频率、温度、薄膜材料的性质等。
影响因素
疲劳现象与机理
疲劳寿命预测与实验验证
疲劳寿命预测
基于疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅值，预测薄膜的疲劳寿命。
实验验证
通过实验测试薄膜的疲劳寿命，与预测结果进行对比，评估预测模型的准确性。

《薄膜物理与技术》课程教学大纲

《薄膜物理与技术》课程教学大纲课程代码：ABCL0527课程中文名称: 薄膜物理与技术课程英文名称：Thin film physics and technology课程性质：选修课程学分数：1.5课程学时数：24授课对象：新能源材料与器件专业本课程的前导课程：《材料表面与界面》、《近代物理概论》、《材料科学基础》、《固体物理》、《材料物理性能》一、课程简介本课程主要论述薄膜的制造技术与薄膜物理的基础内容。

其中系统介绍了各种成膜技术的基本原理与方法，包括蒸发镀膜、溅射镀膜、离子镀、化学气相沉积、溶液制膜技术以及膜厚的测量与监控等。

同时介绍了薄膜的形成，薄膜的结构与缺陷，薄膜的电学性质、力学性质、半导体特性、磁学性质以及超导性质等。

通过本课程的讲授，使学生在薄膜物理基础部分，懂得薄膜形成物理过程及其特征，薄膜的电磁学、光学、力学、化学等性质。

在薄膜技术部分初步掌握各种成膜技术的基本内容以及薄膜性能的检测。

二、教学基本内容和要求掌握物理、化学气相沉积法制膜技术，了解其它一些成膜技术。

学会对不同需求的薄膜，应选用不同的制膜技术。

了解各种薄膜形成的过程及其物理特性。

理解并能运用热力学界面能理论及原子聚集理论解释薄膜形成过程中的一些现象，了解薄膜结构及分析方法，理解薄膜材料的一些基本特性，为薄膜的应用打下良好的基础。

以下分章节介绍：第一章真空技术基础课程教学内容：真空的基础知识及真空的获得和测量。

课程重点、难点：真空获得的一些手段及常用的测量方法。

课程教学要求：掌握真空、平均自由程的概念，真空各种单位的换算，平均自由程、碰撞频率、碰撞频率的长度分布率的公式，高真空镀膜机的系统结构及抽气的基本过程。

理解蒸汽、理想气体的概念，余弦散射率，真空中气体的来源，机械泵、扩散泵、分子泵以及热偶真空计和电离真空计的工作原理。

了解真空的划分，气体的流动状态的划分，气体分子的速度分布，超高真空泵的工作原理。

第二章真空蒸发镀膜法课程教学内容：真空蒸发原理，蒸发源的蒸发特性及膜厚分布，蒸发源的类型，合金及化合物的蒸发，膜厚和淀积速率的测量与监控。

高分子薄膜中的微观结构和物理性质

高分子薄膜中的微观结构和物理性质高分子薄膜是一种普遍存在于生活中的材料，例如保鲜膜、塑料袋、遮阳膜等。

这些薄膜通常是由聚合物分子组成，具有优异的物理性质和机械性能。

然而，这些性质和性能的展现与高分子薄膜中的微观结构密切相关。

本篇文章将从微观层面出发，深入探讨高分子薄膜的微观结构和相关的物理性质。

一、高分子薄膜的微观结构高分子薄膜的微观结构通常具有层状结构和复杂的纳米结构。

其中，层状结构指的是高分子分子链沿垂直于薄膜表面方向组成类似“层叠状”的结构。

这种结构中，高分子链之间相互排斥，并通过侧链、支链或交联等方式实现微观相分离，形成类似于蛋白质的次级结构，例如β-折叠和α-螺旋。

这些次级结构会影响高分子薄膜的物理性质。

除此之外，高分子薄膜还可能存在复杂的纳米结构。

例如，高分子链可以在特定条件下形成聚集体，例如丝状聚合物、胶束和微胶囊等。

这些聚集体具有相互约束的空间结构，包裹在其中的分子在物理性质、化学反应等方面会受到限制。

二、高分子薄膜的物理性质高分子薄膜的物理性质取决于高分子分子链的微观结构和组成。

这些性质通常包括力学性质、光学性质、电学性质、热学性质等。

下面，我们将重点介绍高分子薄膜的力学、光学和电学性质。

1. 力学性质高分子薄膜的力学性质是高分子材料一个非常重要的物理性质。

对于很多应用而言，高分子薄膜的强度、韧性和弹性模量都是非常重要的。

这些性质在很大程度上受高分子分子链的排布和微观结构的影响。

通过合理的分子结构调控可以实现一系列的调控，控制薄膜的力学性质。

2. 光学性质高分子薄膜的光学性质通常受到高分子分子链和复杂纳米结构的影响。

高分子薄膜常常会出现不同的光学效应，例如干涉、多色散和吸收等。

这些效应通常基于复杂的光学干涉和散射作用。

3. 电学性质高分子薄膜的电学性质通常与高分子分子链的排布和极性相关。

这些特性是高分子材料在电化学和电子器件中的应用中非常重要的性质。

例如，在高分子锂离子电池和有机场效应晶体管中，高分子薄膜的电学性质通常是决定器件性能的重要因素之一。

薄膜力学性能

0

t
z /2

1
(4.34)
式(4.34)取加号时对应拉应力，取减号时对应压力。
27
5. X射线衍射法
X射线衍射法测定材料中的残余应力的原理是因为物体内部存在的残余应力，使得晶体的晶格常数发生弹性变形，即晶面间距发生了变化。通过晶体的Bragg衍射
2d sin n
(4.35)
反映在相应于某一晶面族的衍射峰发生了位移。对于多晶
意方向应变为 (以与试样表面法向方向的夹
角表示的方位)，按弹性力学原理，有
1,1
3
3 0
A
O
B
, 2, 2

1
E

sin
2

E
( 1

2
)
(4.36)
此式中的方向是在物体表面上的投影方向。
31
可由以其方向为法向的hkl 面的面间距的变
故 P 可表示为
P f E, v, Ei , vi , y , n, R, h
(4.15)
用约化杨氏模量 Er 即
亦可写为
P f Er , y , n, R, h
P f Er , r , n, R, h
简化上式，得 (4.16) (4.17)
14
对(4.17)式进行量纲分析，得
个晶面的衍射线位移量
即可算出晶面间距的变化量，再根据弹性力学定律计算出该方向上的应力数值。
30
X射线衍射法测量残余应力中最常用的方法是 sin 2 法，其基本原理简述如下。
下图为测试的试样表面，图中 1 、 2 和

薄膜的性质

• 静电力就是前面所说的双电层吸引力，由于薄膜和基体材料的功函数不同，当两者相互接触时发生电荷转移。电荷层起着把薄膜与基体拉紧的作用，其吸引能为 2 d
ES 2 0
• 理论计算表明，静电力的吸引能与范德华力基本相近。两者的差异表现在：范德华力是一种短程力，当吸附原子间的距离有增大时，它便迅速趋向于零。因此靠范德华力来实现薄膜与基体的附着时，其附着性是较差的。静电力则与此相反，它是一种长程力。即使薄膜和基体之间有微笑位移，其吸引力也不会又较大的变化。因此虽然静电力数值小一些，但它对附着力的贡献却较大。
（b）化学吸附是薄膜与基体之间形成化学键结合力产生的一种吸附。化学键的结合有三种：
共价键、离子键和金属键。产生化学键的原因是有些价电子不再为原来的原子所独有，而是从一个原子转移到另一个原子上。这样，化学键吸引力也是一种短程力，但数值上却比范德华力大得多。在薄膜与基体之间并不是普遍的存在化学吸附，只有在它们之间的界面上产生化学键形成化合物时才能形成化合键结合。由此看出，要使薄膜在基体上有牢固的附着性必须在它们之间产生化学键。化学吸附的吸附能一般在0.5~10eV。
（c）通过中间层的附着：在薄膜和基体之间形成一种化合物中间层，薄膜再通过这个中间层与基体间形成牢固的附着。这种中间层可能是一种化合物的薄膜，也可能是含有多种化合物的薄层。其化合物可能是薄膜与基体两种材料形成的化合物，也可能是与真空室内环境气氛形成的化合物，或者两种情况都有。由于薄膜和基体之间有这样一个中间层，所以两者之间形成的附着就没有单纯的界面。
• 当薄膜和基体集中地看做一个体系，在薄膜形成过程中这个体系的温度大多数都是上升的。在薄膜形成之后，若这个体系处于室温下，由于薄膜和基体热膨胀系数的不同，必然在薄膜的内部产生内应力。由于这种内应里只是起因于热效应，所以称为热应力作用并用σ T表示 σ =EF·（aF-as)·Δ T 式中aF和aS分别是薄膜和基体热膨胀系数， EF是薄膜的杨氏模量，Δ T是薄膜与基体体系的温升。

薄膜物理与技术

薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数um，目前转换效率最高以可达13%。薄膜电池太阳电池除了平面之外，也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。
太阳能电池有以下几类：硅基太阳能电池(单晶/多晶/非晶)(24.7%) ；化合物太阳能电池(砷化镓/硫化镉/碲化镉/铜铟硒等)；有机薄膜太阳能电池 (酞青类化合物/导电聚合物等)；纳米薄膜太阳能电池(纳米TiO2) 。
第五章薄膜的性质
了解薄膜的一些力、电、半导体、磁特性，及这些特性的使用价值。薄膜的力学、电学性质，及半导体、磁性、超导薄膜的特性及薄膜的应用。了解薄膜的一些力、电、半导体、磁特性，及这些特性的使用价值。重点：力，电性质，薄膜应用。薄膜材料以其独特的性质为促进器件微型化、集成化发挥了重要作用。薄膜制作作为一种极其重要的材料制作关键技术是现代大学本科生必须了解的基础知识。
镜面镀膜有三层：外层防污膜是防灰尘和油渍；中层防反射膜，是提高镜片光线通过率。内层加硬膜是防止镜片磨损、刮花。
2.、太阳能薄膜技术
1973年世界爆发了第一次能源危机，使人们清醒地认识到地球上化石能源储藏及供给的有限性，客观上要求人们必须寻找其它可替代的能源技术，改变现有的以使用单一化石能源为基础的能源供给结构。为此，以美国为首的西方发达国家纷纷投入大量人力、物力和财力支持太阳电池的研究和发展，同时在以亟待解决的与化石能源燃烧有关的大气污染、温室效应等环境问题的促使下，在全世界范围内掀起了开发利用太阳能的热潮，也由此拉开了太阳电池发电的序幕。
薄膜技术与薄膜材料之所以受到人们的关注，主要基于下面几个理由：
（1）薄膜材料是典型的二维材料，即在两个尺度上较大，而在第三个尺度上很小。

薄膜物理与技术题库

一、填空题薄膜的形成过程一般分为：凝结过程、核形成与生长过程、岛形成与结合生长过程薄膜形成与生长的三种模式：层状生长，岛状生长，层状-岛状生长在气体成分和电极材料一定条件下，起辉电压V只与气体的压强P和电极距离的乘积有关。

1.表征溅射特性的参量主要有溅射率、溅射阈、溅射粒子的速度和能量等。

2. 溶胶(Sol)是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大分子，分散的粒子大小在 1～100nm之间。

3．薄膜的组织结构是指它的结晶形态，其结构分为四种类型：无定形结构，多晶结构，纤维结构，单晶结构。

4．气体分子的速度具有很大的分布空间。

温度越高、气体分子的相对原子质量越小，分子的平均运动速度越快。

二、解释下列概念溅射：溅射是指荷能粒子轰击固体表面(靶)，使固体原子(或分子)从表面射出的现象气体分子的平均自由程:每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程，其统计平均值：称为平均自由程，饱和蒸气压：在一定温度下，真空室内蒸发物质与固体或液体平衡过程中所表现出的压力。

凝结系数：当蒸发的气相原子入射到基体表面上，除了被弹性反射和吸附后再蒸发的原子之外，完全被基体表面所凝结的气相原子数与入射到基体表面上总气相原子数之比。

物理气相沉积法：物理气相沉积法(Physical vapor deposition)是利用某种物理过程，如物质的蒸发或在受到粒子轰击时物质表面原子的溅射等现象，实现物质原子从源物质到薄膜的可控转移的过程真空蒸发镀膜法:是在真空室内，加热蒸发容器中待形成薄膜的源材料，使其原子或分子从表面汽化逸出，形成蒸气流，入射到固体(称为衬底、基片或基板)表面，凝结形成固态溅射镀膜法:利用带有电荷的离子在电场加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的物质作成的靶电极。

在离子能量合适的情况下，入射离子在与靶表面原子的碰撞过程中将靶原子溅射出来，这些被溅射出来的原子带有一定的动能，并且会沿着一定的方向射向衬底，从而实现薄膜的沉积。

薄膜的基本性质

• 由上可以看出，附着或结合的全部现象实质上都是建立在原子
间电子的交互作用的基础上。
2.附着表征 2.附着表征
• 黏附力或者结合能的测定可分为两大类。黏附力或者结合能的测定可分为两大类。
一类是机械法，另一类是形核法。一类是机械法，另一类是形核法。 • 机械法大致有：①划痕试验法；②拉力试机械法大致有：划痕试验法；验法；剥离试验法；磨损法；验法；③剥离试验法；④磨损法；⑤离心力试验法；弯曲法；碾压法；力试验法；⑥弯曲法；⑦碾压法；⑧锤击压痕法；气泡法等。法；⑨压痕法；⑩气泡法等。
ห้องสมุดไป่ตู้着的四种类型示意图
简单附着
扩散附着
通过中间层附着
宏观效应附着
• （1）简单附着时，薄膜和基体之间存在一个很清楚的
分界面。这种附着是由两个接触面相互吸引形成的。当两个不相似或不相容的表面相互接触时就易形成这种附着。
• （2）扩散附着是由于在薄膜和基体之间相互扩散或溶
解形成一个渐变的界面，即它可以使一个不连续的界面被一个由物质逐渐和连续变化到另一种物质的过渡层所代替。
内部产生一定的应力。基体材料与薄膜材料之间的热膨胀内部产生一定的应力。系数的不同，也会使薄膜产生应力，系数的不同，也会使薄膜产生应力，过大的内应力将使薄膜卷曲或开裂导致失败。膜卷曲或开裂导致失败。
• 所以在各种应用领域中，薄膜的附着力与内应力都是首先所以在各种应用领域中，
要研究的课题。要研究的课题。
导电性
• 薄膜和热平衡状态下制造的金属，二者生成过程
完全不同。薄膜是由岛状构造开始，且在急热急冷的状态下生成的，因此薄膜内缺陷很多。这样，其导电性就表现出与整块的金属的导电性不同的特殊性质。在研究薄膜的导电性时，同气体情况下相类似要考虑到电子的平均自由程与膜厚的关系。

薄膜物理技术考试知识点总结

1.1薄膜概述作业题：什么是薄膜1.薄膜的定义（1）：由单个的原子、离子、原子团无规则地入射到基板表面，经表面附着、迁徙、凝结、成核、核生长等过程而形成的一薄层固态物质。

定义（2）：采用特定的制备方法在基板表面上生长得到的一薄层固态物质。

·薄膜的尺度：通常：薄膜< 1μm 厚膜>10μm·微电子电路的工艺有哪些方法实现？答：光刻、镀膜、电子束。

1.2 薄膜结构和缺陷作业题：蒸发薄膜微观结构随基片温度的变化如何改变？低温时，扩散速率小，成核数目有限，形成不致带有纵向气孔的葡萄结构;随着温度升高，扩散速率增大，形成紧密堆积纤维状晶粒然后转为完全之谜的柱状晶体结构;温度再升高，晶粒尺寸随凝结温度升高二增大，结构变为等轴晶貌。

其他：·薄膜主要缺陷类型及特点？薄膜的缺陷分为:点缺陷(晶格排列出现只涉及到单个晶格格点，典型构型是空位和填隙原子，点缺陷不能用电子显微镜直接观测到，点缺陷种类确定后，它的形成能是一个定值)、位错(在薄膜中最常遇到，是晶格结构中一种“线性”不完整结构，位错大部分从薄膜表面伸向基体表面，并在位错周围产生畸变)、晶格间界(薄膜由于含有许多小晶粒，故晶粒间界面积比较大)和层错缺陷(由原子错排产生，在小岛间的边界处出现，当聚合并的小岛再长大时反映层错缺陷的衍射衬度就会消失)。

·薄膜晶粒织构（组织结构）模型：（能区分）·薄膜结构是指哪些结构？其特点是什么？（1）薄膜结构：组织结构（包含无定形结构、多晶结构、纤维结构、单晶结构）、晶体结构、表面结构。

（2）特点：组织结构：薄膜的结晶形态晶体结构：多数情况下，薄膜中晶粒的晶格结构与体材料相同，只是晶粒取向和晶粒尺寸不同，晶格常数也不同。

表面结构： a、呈柱状颗粒和空位组合结构；b、柱状体几乎垂直于基片表面生长，而且上下端尺寸基本相同；c、平行于基片表面的层与层之间有明显的界面；1.3 薄膜的形成作业题：1.薄膜生长的三个过程一、吸附、表面扩散与凝结过程二、核形成与生长过程三、连续薄膜的形成（岛形成与生长过程。

薄膜物理与技术

薄膜物理与技术薄膜物理与技术Physics and Technology of Thin Films课程编号：07370110学分：2学时：30（其中：讲课学时： 30 实验学时：0 上机学时：0）先修课程：⼤学物理，普通化学适⽤专业：⽆机⾮⾦属材料⼯程（光电材料与器件）教材：《薄膜物理与技术》，杨邦朝，王⽂⽣主编，电⼦科技⼤学出版社，1994年1⽉第1版开课学院：材料科学与⼯程学院⼀．课程的性质与任务薄膜科学是现代材料科学中及其重要且发展⾮常迅速的⼀个分⽀，已成为微电⼦学、固体发光、光电⼦学等新兴交叉学科的材料基础，同时薄膜科学研究成果转化为⽣产⼒的速度愈来愈快，国内外对从事薄膜研发和⽣产的⼈才需求也⽇益强劲。

本门课程就是为适应学科发展，学⽣适应市场需求⽽设置的专业课程。

课程的基本任务是：1、基本掌握各种成膜技术的基本原理和⽅法；2、了解并初步掌握薄膜的形成、结构与缺陷，薄膜的电学、⼒学、半导体、磁学等物理性质。

⼆．课程的基本内容及要求第⼀章真空技术基础1、教学内容（1）真空的基本知识（2）稀薄⽓体的基本性质（3）真空的获得及测量2、教学要求理解真空的基本知识和稀薄⽓体的基本性质，掌握真空的获得、主要⼿段和真空度策略⽅法，了解实⽤真空系统。

第⼆章真空蒸发镀膜1、教学内容（1）真空蒸发原理（2）蒸发源的蒸发特性及膜厚分布（3）蒸发源的类型（4）合⾦及化合物的蒸发（5）膜厚和沉积速率的测量与监控2、教学要求掌握真空蒸发原理，掌握真空镀膜的特点和蒸发过程，理解饱和蒸汽压和蒸发源的发射特性，熟练掌握蒸发速率、薄膜厚度的测量和控制，了解蒸发镀膜的常⽤⽅法（电阻加热和电⼦束加热），了解合⾦膜及化合物摸的蒸镀。

第三章溅射镀膜1、教学内容（1）溅射镀膜的特点和基本原理（2）溅射镀膜的类型2、教学要求掌握溅射镀膜的基本原理和特点，理解表征溅射特性的参量及其影响因素，了解溅射机理及溅射镀膜的各种类型第四章离⼦镀膜1、教学内容（1）离⼦镀的原理和特点（2）离⼦轰击的作⽤（3）离⼦镀的类型2、教学要求掌握离⼦镀的基本原理和特点，理解离⼦轰击的作⽤，了解离⼦镀的类型。

薄膜物理与技术-7 薄膜的物理性质--(1) 薄膜的力学性质共39页文档

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
薄膜物理与技术-7 薄膜的物理性质-(1) 薄膜的力学性质
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克

7-1 薄膜的力学性质

几点讨论： 1）从上式看出，要消除薄膜中的热应力，最根本的办法就是选用热胀系数相同的薄膜和基片材料。其次是让成膜温度与薄膜的测量或使用温度相同。 2）通常情况，Td>T, 若薄膜的弹性常数与温度无关，薄膜和基片的热胀系数不随温度发生变化、为常数时，薄膜的热应力随温度作线性变化。 3）当af＞as 时，热应力为正，即是为张应力。反之，热应力为负，即为压应力。因此，可通过选择基片或者改变成膜温度的办法来改变薄膜中热应力的性质和大小。 4）对于高熔点的金属薄膜及其他薄膜，随着成膜温度的提高，热应力可能成为它内应力中的一个主要部分。对于低熔点金属和结构高度有序的薄膜，因为它们的本征应力很小，所以热应力能成为它们内应力中的绝大部分。
s:基底比表面积自由能； f：薄膜比表面积自由能； sf ：薄膜与基底界面自由能，与两种材料的种类、原子间距、键合特征等有关
1、薄膜的附着力
增加附着力的方法
清洗基片提高基片温度引入中间过渡层
采用溅射增加附着力
1、薄膜的附着力
附着力的测试方法
粘胶法:薄膜与基片间的附着力必须小于薄膜与粘胶间的附着力引拉法；剥离法直接法划痕法、摩擦法、离心法
范德华力吸附：短程力，随原子间距离的增大，附着力减弱。静电力吸附：数值虽小，但对附着力的贡献较大。
化学吸附
薄膜与基体间形成化学键结合（离子键、共价键、金属键），是短程力，数值上比范德华力大，约为0.1～0.5eV.
1、薄膜的附着力
附着机理
附着能：
E s f sf
§7-1 薄膜的力学性质
薄膜的力学性质与其结构密切相关。
薄膜的力学性质附着性质应力性质弹性性质机械强度 — 取决于薄膜成长的初始阶段

薄膜物理与技术要点总结

第一章最可几速率：根据麦克斯韦速率分布规律，可以从理论上推得分子速率在m v 处有极大值，m v 称为最可几速率M RT M RT m kT 41.122==,Vm 速度分布平均速度:M RT m RT m kT 59.188==ππ，分子运动平均距离均方根速度:M RT M RT m kT 73.133==平均动能真空的划分：粗真空、低真空、高真空、超高真空。

真空计：利用低压强气体的热传导和压强有关； (热偶真空计)利用气体分子电离；（电离真空计）真空泵：机械泵、扩散泵、分子泵、罗茨泵机械泵：利用机械力压缩和排除气体扩散泵：利用被抽气体向蒸气流扩散的想象来实现排气作用分子泵：前级泵利用动量传输把排气口的气体分子带走获得真空。

平均自由程：每个分子在连续两次碰撞之间的路程称为自由程；其统计平均值成为平均自由程。

常用压强单位的换算 1Torr=133.322 Pa 1 Pa=7.5×10-3 Torr1 mba=100Pa 1atm=1.013*100000Pa真空区域的划分、真空计、各种真空泵粗真空 1×105 to 1×102 Pa 低真空 1×102 to 1×10-1 Pa 高真空 1×10-1 to 1×10-6 Pa 超高真空 <1×10-6 Pa旋转式机械真空泵油扩散泵复合分子泵属于气体传输泵，即通过气体吸入并排出真空泵从而达到排气的目的分子筛吸附泵钛升华泵溅射离子泵低温泵属于气体捕获泵，即通过各种吸气材料特有的吸气作用将被抽气体吸除，以达到所需真空。

不需要油作为介质，又称为无油泵绝对真空计：U 型压力计、压缩式真空计相对真空计：放电真空计、热传导真空计、电离真空计机械泵、扩散泵、分子泵的工作原理，真空计的工作原理第二章1.什么是饱和蒸气压？蒸发温度？饱和蒸气压：在一定温度下，真空室内蒸发物质的蒸气与固体或液体平衡过程中所表现出的压力蒸发温度：物质在饱和蒸气压为10-2托时的温度。

薄膜物理与技术-7-4

第七章薄膜的物理性质-之薄膜的磁学性质
7. 4 薄膜的磁学性质
铁磁体通过两种途径实现磁化。
➢磁场较低时，与外磁场方向相同或相近的磁畴体积将增大，与外磁场方向相反或夹角接近180的磁畴体积将缩小； ➢磁场较高时，每个磁畴将作为一个整体转到外磁场方向。
如果磁化达到饱和后再撤除外磁场，铁磁体将重新分裂为很多磁畴，但每个磁畴状况和磁化强度取向，并不恢复到原先没加外磁场的情形。这就使铁磁质的磁化过程表现出不可逆性。
第七章薄膜的物理性质-之薄膜的磁学性质
7. 4 薄膜的磁学性质
磁阻效应 P229
磁阻效应：磁场引起的金属电阻变化的现象。
磁阻效应是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。
表征磁阻效应大小公式：
= RH -R0 = R = H -0
R0
第七章薄膜的物理性质-之薄膜的磁学性质
7. 4 薄膜的磁学性质
概述
磁膜材料:厚度在1微米以下的强磁性（铁磁性和亚铁磁性）材料。
各种磁性材料几乎都可制成成分和厚度可以控制的磁膜材料。一般按材料性质分为金属和非金属磁膜材料；按材料组织状态分为非晶、多层调制和微晶磁膜材料。
磁膜材料广泛用于制造计算机存储，光通信中的磁光调制器、光隔离器和光环行器等；也用作磁记录薄膜介质和薄膜磁头，以及磁光记录盘等。
1）磁场控制
2）磁场退火
3）基片温度
4）斜入射各向异性
The end
第七章薄膜的物理性质-之薄膜的磁学性质
7. 4 薄膜的磁学性质
铁磁性(ferromagnetism)
一、自发磁化强度(spontaneous magnetization)

(推荐)《薄膜物理》PPT课件

氙 (Xe) 二氧化碳 (CO2)
铁 (Fe) 甲烷 (CH4)
氯 (Cl2) 一氧化碳 (CO)
-12.4 -118.0 -62.5 14.7 31.0 3700.0 -82.5
144 -140.2
可以看出，氮、氢、氩、氧和空气等物质的临界温度远低于室
温，所以常温下它们是气体；水蒸气、有机物质和气态金属的
平均自由程与分子密度n和分子直径σ的平方成反比关系
kT 22P
平均自由程与压强成反比，与温度成正比
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稀薄气体的基本性质
若气体种类和温度一定的情况下
P常数
在25℃的空气情况下
P 0 .66 cm 7 Pa
或 0.667cm
P
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稀薄气体的基本性质
三、碰撞次数与余弦定律
入射频率：单位时间内，在单位面积的器壁上发生碰撞的分子
RNAk (NA：阿伏伽德罗常数) n= 7.2×1022 P/T (个／m3)
在标准状态下，任何气体分子密度为３×1019 个／cm3 当 P = 1.3 ×10-11 Pa 的真空度时 T = 293 K 则 n = 4 ×103个／cm3
目前，即使采用最先进的真空制备手段所能达到的最低压强下，每立方厘米的体积中仍然有几百个气体分子
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真空的基本知识
PnkT PVM m RT
P：压强（Pa） n：气体分子密度（个/m3） V：体积（m3） m：气体质量（kg） M：气体分子量（kg/mol） T：绝对温度（K） k：玻尔兹曼常数（1.3810-23J/K） R：气体普适常数（8.314J/K·mol）
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真空的基本知识
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真空的基本知识
压强的表示方法：国际单位：帕斯卡 (Pascal) 其它单位：托 (Torr) 毫米汞柱(mmHg) 毫巴(bar)